이차전지 바통 받은 '철의 사나이' 장인화 회장, 더 빠르다

"이차전지 본원경쟁력 강화"···7대 혁신과제 제시

풀 밸류체인 구축···원료 공급부터 양·음극재 생산

속도조절 우려 일축···전고체·리튬메탈·실리콘 음극재 준비

"포스코그룹의 이차전지 소재 사업에 대한 방향성은 문제가 없을 것" (2024년 2월 22일)

"이차전지 투자 속도는 조정할 필요가 없다. 지속적으로 밀고 나가 앞으로 미래성장산업으로 가져갈 것" (2024년 3월 6일)

김준형 포스코홀딩스 친환경미래소재총괄(전 포스코퓨처엠 사장)은 전남 광양 하이니켈 NCA(니켈·코발트·알루미늄) 전용 공장 착공식과 인터배터리 2024 현장에서 기자들과 만나 이같이 말했다. 당시 장인화 포스코그룹 회장 후보가 취임할 경우 이차전지 사업을 속도 조절할 것이라는 일각의 우려를 일축 시킨 것이다.

김 총괄의 공언대로 장인화 회장은 포스코그룹의 이차전지 산업 역량을 강화하는 미래혁신을 추진하기로 했다. 23일 포스코그룹에 따르면 장 회장은 지난 19일 열린 포스코홀딩스 이사회 전략세션에서 '7대 미래혁신 과제'를 내세우며 이차전지 본원경쟁력 강화 및 풀 밸류체인(Full Value Chain)을 완성하겠다고 밝혔다. 또 미래 소재의 상업화를 앞당겨 미래시장을 선점해 나가기로 했다.

양극재부터 음극재까지···원료 조달부터 생산까지 한 번에

포스코그룹의 이차전지 밸류체인은 원료 조달→원료 가공→양·음극재 생산으로 이어진다. 이차전지 소재 핵심 원료인 리튬, 니켈, 흑연 등을 전 세계 곳곳에서 조달해 이를 국내 및 현지에서 탄산·수산화리튬으로 가공하고 포스코퓨처엠이 양·음극재를 생산하는 것이 핵심이다.

포스코그룹이 가장 공을 들이는 원료는 리튬이다. 리튬은 양극재 원가 중 약 40%에 달하며 중국산 비중이 높아 중국 의존도를 줄여야 하는 핵심 소재로 꼽힌다. 한국무역협회가 집계한 지난해 수산화리튬 수입액 중 중국 비중은 약 80%에 달했다. 수산화리튬은 국내 배터리 3사가 주력으로 생산하는 하이니켈 배터리에 쓰인다.

리튬은 크게 스포듀민이라는 광석이나 염호에서 추출하는 방식으로 채굴되며 포스코그룹은 호주 광산과 아르헨티나 염호에 투자해 리튬 원료 공급처를 확보한 상태다. 그룹은 지난해 11월 호주에서 들여온 리튬을 국내에서 가공하기 위해 전남 율촌산업단지에 수산화리튬 생산 공장을 준공했고 올해와 내년에는 아르헨티나와 국내에 아르헨티나산 리튬 가공 시설 준공을 앞두고 있다.

이를 통해 포스코그룹은 올해 7만1000톤의 리튬 생산체제를 구축하고 2030년에는 이를 42만3000톤까지 확대할 계획이다. 같은 기간 포스코퓨처엠은 그룹 지원에 힘입어 리튬 자급률을 끌어올리고 전구체 생산능력은 연간 46만톤까지 확보하기로 했다. 양극재는 전구체에 리튬을 배합해 완성되는데 6년 안에 양극재 자급자족을 완성하겠다는 계산인 셈이다.

음극재 생산 내재화도 추진 중이다. 음극재는 주요 원료로 흑연을 사용하는데 포스코그룹은 중국 의존도를 줄이면서 풀 밸류체인 구축에 나서고 있다. 포스코인터내셔널이 탄자니아, 마다가스카르에서 흑연을 조달하고 포스코퓨처엠이 이를 가공해 음극재를 생산하는 것이 주요 골자다. 또 포스코퓨처엠은 포스코에서 판매하는 제철 공정 부산물인 콜타르를 활용해 생산한 침상코크스를 원료로 인조흑연 음극재 생산도 준비 중이다.

미래 소재 준비도 '착착'···전고체부터 차세대 음극재까지

장인화 회장이 꼽은 미래 소재는 고체전해질과 리튬메탈음극재 등이다. 포스코그룹은 이들 소재를 상용화하기 위해 생산 공장을 준공하고 국내·외 기업과 손을 잡는 등 미래 소재 시장을 선점하기 위해 속도를 내고 있다.

고체전해질은 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리에 쓰인다. 전고체 배터리는 배터리의 4대 요소인 전해질을 '고체'로 만들어 '액체' 상태의 전해액을 쓰지 않아 고온·고전압에도 견고하게 견딜 수 있어 화재 위험성을 낮춘 점이 특징이다. 또 기존 배터리는 전해액의 발화 위험성 등으로 분리막을 사용해 내부 안정성을 높이지만 고체 전해질은 격자 사이에서 이온이 이동해 분리막이 필요 없다. 고체 전해질이 분리막의 역할을 대신하는 셈이다.

포스코그룹은 지난 2022년 계열사인 포스코JK솔리드솔루션을 통해 경남 양산에 연간 24톤을 생산할 수 있는 고체전해질 공장을 준공했다. 작년에는 혼다와 전고체 소재 기술 개발을 추진하기 위한 업무협약(MOU)도 체결했다. 중국 광저우자동차그룹이 오는 2026년 전고체 배터리 상용화를 선언했고 2027년에는 삼성SDI와 토요타가 양산하겠다고 밝힌 상태다.

미래 음극재로 꼽히는 리튬메탈음극재는 2026년 상용화를 목표로 제시했다. 이를 위해 지난해 5월 동박 제조 업체인 SKC와 손을 잡고 공동 개발에 나선 상황이다. 음극재 코팅을 위해 사용되는 동박은 리튬이온 전자를 흡수해 배터리 발열 위험성을 낮추는 소재다. 기존 배터리의 흑연 음극재 대신 동박에 리튬 금속을 도금한 음극재를 사용하면 배터리 용량을 약 10배 키울 수 있다는 평가다.

이와 함께 포스코그룹은 최근 포항 영일만 산업단지에 연간 550톤을 생산할 수 있는 실리콘음극재 생산 공장까지 준공했다. 실리콘은 흑연 대비 원자 당 저장되는 리튬이온이 많아 에너지 용량이 높고 급속충전 설계가 쉬워 충전 속도를 줄일 수 있는 장점이 있다. 실리콘음극재는 포스코실리콘솔루션을 통해 2030년까지 연간 2만5000톤의 생산체제 구축을 목표로 하고 있다.

한편 장인화 회장은 지난달 회장 취임 직후 가진 기자간담회에서 "이차전지 투자는 상황에 따라 변화를 줘야 하며 소극적으로 하지는 않을 것"이라며 "고체전해질과 리튬메탈 등 미래 유망분야에는 시장 초기 단계부터 고객사들과 협력해 기술표준 정립을 주도하고 미래 혁신기술을 빠르게 확보해 나가겠다"고 강조했다.